DE1040713B

DE1040713B - Atomkraftwerk mit verschiedenen Reaktortypen

Info

Publication number: DE1040713B
Application number: DES53155A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Herbert Bachl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1957-04-16
Filing date: 1957-04-16
Publication date: 1958-10-09

Description

Atomkraftwerk mit verschiedenen Reaktortypen Es ist bekannt, bei Atomkraftwerken zwei oder mehr Reaktoren zur Dampferzeugung parallel auf eine Turbine arbeiten zu lassen. Ferner ist es bekannt, den in einem Kernreaktor erzeugten Sattdampf außerhalb des Reaktors durch eine andersartige Energiequelle weiter aufzuheizen bzw. zu überhitzen. Es sind aber auch schon Reaktorprojekte bekanntgeworden, hei denen der Dampf im gleichen Reaktor erzeugt und überhitzt werden soll.. Man führt in diesem Fall den im Reaktor erzeugten Sattdampf nochmals durch ein Heizflächensystem, das innerhalb des Reaktors angeordnet ist.
Während für den erstgenannten tlberhitzungsprozeß neben der Kernenergiequelle noch eine Energiequelle anderer Art, etwa eine Ölfeuerung, bereitgestellt werden muß, ergeben sich bei Verdampfung und Überhitzung im gleichen Reaktor komplizierte Konstruktions- und Bemessungsprobleme. Denn in diesem Fall liegt das Kühlmittel im gleichen Reaktor in zwei verschiedenen Aggregatzuständen vor, nämlich als eine Dampfblasen entwickelnde Flüssigkeit und als Gas. Für beide Zustände kann aber der Reaktor nicht optimal ausgelegt werden.
Diese Schwierigkeit wird gemäß der Erfindung bei Atomkraftwerken mit mehreren Kernreaktoren in einfacher Weise dadurch beseitigt, daß der Wärmeiibertragungsprozeß in mehrere dem jeweiligen Aggregatzustand des Arbeitsmittels zugeordnete Wärmeübertragungsstufen aufgeteilt ist und daß jeder Stufe ein Kernreaktor zugeordnet ist, der betriebsmäßig mit den Reaktoren der anderen Stufen in Reihe liegt. Unter einer Wärmeübertragungsstufe ist hier jeweils die für die Vorwärmung, Verdampfung mit Überhitzung bzw. Zwischenüberhitzung vorgesehene Temperaturspanne zu verstehen. Bei einem solchen in mehrere Stufen aufgeteilten Wärmeübertragungsprozeß kann jeder Reaktor auf die ganz speziellen Betriebsbedingungen abgestimmt werden, die durch Art und Aggregatzustand des Arbeitsmittels in der jeweiligen Stufe vorgegeben sind.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel; es zeigt Fig. t eine Anordnung mit einem Verdampferreaktor und einem Überhitzerreaktor in Reihe, Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 mit einem weiteren Reaktor für die Zwischenüberhitzung und Fig.3 eine Anordnung mit zwei über Wärmetauscher an den Arbeitsmittelkreislauf angeschlossenen Reaktoren.
Der Anordnung nach Fig. 1 ist ein Wärmeübertragungsprozeß in zwei Stufen zugrunde gelegt, entsprechend dem jeweiligen Aggregatzustand des Arbeitsmittels (flüssig, gasförmig). Jeder Stufe ist ein Kernreaktor 1, 2 zugeteilt, von denen der Reaktor 1 das Arbeitsmittel (Wasser) verdampft und von denen der Reaktor 2 als überhitzer arbeitet. Beide Reaktoren liegen im Kreislauf des Arbeitsmittels in Reihe.
Der Verdampferreaktor 1 ist vom Typ des Siedewasserreaktors, während der Reaktor 2 als gasgekühlter Reaktor ausgebildet ist und direkt mit der Turbine 3 in Verbindung steht. An einer niederen Druckstufe wird der Turbine 3 aber auch aus dem Siedewasserreaktor 1 Dampf zugeführt, und zwar durch Druckabsenkung aus dem zwischengeschalteten Behälter 4 (Dual-Kreislaufschaltung). Der Turbine ist in an sich bekannter Weise der Kondensator 5 nachgeschaltet, aus dem das Kondensat über die Pumpen 6, 7 zusammen mit dem aus dem Behälter 4 zufließenden kühleren Wasser in den Siedewasserreaktor 1 zurückgepumpt wird.
Die Anordnung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 nur dadurch, daß die Turbine in den Hoch- und Niederdruckteii 3a, 3 b aufgeteilt ist und daß Zwischenüberhitzung vorgesehen ist. Die Zwischenüberhitzung geht im Reaktor 8 vor sich, der wie der Reaktor 2 ein gasgekühlter Reaktortyp ist. Im übrigen haben die Bezugszeichen die gleiche Bedeutung wie bei der Anordnung nach Fig. 2.
Bei den genannten Anordnungen nach den Fig. 1 und 2 dient das Arbeitsmittel zugleich als Kühlmittel. Sollen aber die Reaktoren durch flüssige Metalle gekühlt werden oder soll die Turbine nicht mit radioaktivem Dampf beaufschlagt werden, so kann man eine Trennung der Arbeits- und Kühlmittelkreisläufe vornehmen, und zwar unter Benutzung von Wärmetauschern. Eine Anordnung dieser Art ist in Fig.3 dargestellt. Die Reaktoren 9, 10 arbeiten auf unterschiedlichem Temperaturniveau entsprechend der Abstufung des Wärmeübertragungsprozesses. Das in den Reaktoren aufgeheizte Kühlmittel wird mit Hilfe der Pumpen 11, 12 durch die Wärmetauscher 13, 14 ucngewä lzt, die sekundärseitig in Reihe in den Arbeitsinittelkreislauf eingeschaltet sind. Das im Vorwärmer 15 vorgewärmte Arbeitsmittel, z. B. Wasser, wird im Wärmetauscher 13 verdampft und anschließend im Wärmetauscher 14 überhitzt. Von dort aus gelangt der Dampf in die Turbine 16, aus der er nach Arbeitsleistung im Kondensator 17 niedergeschlagen wird. her Kondensator 17 nimmt zugleich auch das im Vorwärmer 15 anfallende Heizkondensat auf, das wie das übrige Kondensat mit der Speisewasserpumpe 18 wieder dein Verdampfungsprozeß zugeführt wird.
Das Atomkraftwerk gemäß der Erfindung kann auch mehrere selbständige Systeme von in Reihe geschalteten Reaktoren aufweisen. Dabei sind die Systeme untereinander parallel geschaltet und getrennt regelbar. Sie arbeiten dann ähnlich wie ein Kessel mit getrennten Kesselhälften auf einen gemeinsamen Verbraucher.
Die Serien-Parallelschaltung mehrerer Reaktoren ergibt auch hinsichtlich der Notkühlung hei Ausfall eines Reaktors betriebliche Vorteile, wenn die Notkühlungssysteme miteinander gekuppelt sind. In diesem Fall ist bei Ausfall eines Reaktors des einen Systems eine Kühlung durch das weiterarbeitende andere System sichergestellt.

Claims

PATEN TANSPRÜCIIl: 1. Atomkraftwerk mit mehreren Kernreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärineiilr°rtragungsprozeß in mehrere dem jeweiligen Aggregatzustand des Arbeitsmittels zugeordnete Wärmeübertragungsstufen aufgeteilt ist und daß jeder Stufe ein Kernreaktor zugeordnet ist, der betriebsmäßig mit den Reaktoren der anderen Stufen in Reihe liegt.
2. Atomkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Wärmeübertragungsprozeß mehrere untereinander parallel geschaltete und getrennt regelbare Systeme von in Reihe geschalteten Reaktoren vorgesehen sind, die als Wärmequellen des gleichen Wärmekraftprozesses dienen.
3. Atomkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch g e 'keiiii7 eichn#et, daß die in Kernreaktoren mit gesondertem Kühlkreislauf erzeugte Wärme in den Arbeitsmittelkreislauf durch Wärmetauscher übertragen wird, die den einzelnen Wärmeübertragungsstufen zugeordnet und in Reihe geschaltet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 787 593.